Fernsteuerung: Internet am Beispiel Internet Modellbahn Konrad Froitzheim, TU Freiberg, Germany...

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  • Fernsteuerung: Internet am Beispiel Internet Modellbahn Konrad Froitzheim, TU Freiberg, Germany [email protected] Internet Modellbahn Grundlagen: Motorsteuerung Steuerprogramm Videobertragung im Internet /TU Freiberg/Internet Multimedia/Konrad Froitzheim
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  • /Internet Modellbahn/Vorfhrung http://rr.informatik.tu-freiberg.de
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  • /TU Freiberg/Internet Multimedia/Konrad Froitzheim /Internet Modellbahn/Einzelteile Modellbahnanlage digital gesteuert Steuercomputer Kommandos an Modellbahn Zusammenste verhindern Videocomputer Internetanschluss Daten in Paketen Browser Anzeige des Steuerpultes Video zeigen Eingabe von Aufgaben Internet
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  • /TU Freiberg/Internet Multimedia/Konrad Froitzheim /Grundlagen/Elektromotor Stromquelle Batterie, Netzteil, Trafo, Magnet festes Magnetfeld (Nordpol, Sdpol) Anziehung: N-S Abstoung: N-N, S-S Spule: Elektromagnet Strom fliet durch die Spule Magnetfeld entsteht Abstoung/Anziehung mit Magnetfeld der Spule Bilder: Wikipedia N S N S N S NS N S S N Spannung
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  • /TU Freiberg/Internet Multimedia/Konrad Froitzheim /Grundlagen/Analoge Motorsteuerung Elektrizitt Spannung [Volt] Strom [Ampere] Spannung steuert Drehzahl Stellknopf am Trafo Fahrtrichtung Pole vertauschen Positive Spannung => vorwrts Negative Spannung => rckwrts Zeit 0 Spannung schnell langsam stop Zeit 0 Spannung rckwrts vorwrts stop
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  • /TU Freiberg/Internet Multimedia/Konrad Froitzheim /Grundlagen/Digitale Motorsteuerung Digitale Computer geben direkt 0 und 1 aus nur null Spannung oder volle Spannung also keine genaue Spannungsregelung andere Gren (0,12; 0,73 ) mssen simuliert werden Pulsbreitensteuerung AN AUS... in schneller Folge Trgheit des Motors gleicht Impulse aus 1 = AN = 18V; 0 = AUS = 0V Verhltnis AN/AUS bestimmt Spannung 1:1 => 9V, 1:2 => 6V Richtungssteuerung negative und positive Spannung wechseln ab Verhltnis + und - Zeit 0 1 Spannung Zeit 0 1 Spannung
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  • /TU Freiberg/Internet Multimedia/Konrad Froitzheim /Gertesteuerung/Computer in jedem Gert Steuercomputer in jeder Lok Motorsteuerung mit Pulsbreitensteuerung Lampen ein/aus Hupe? Kommandos empfangen Fahrtrichtung Geschwindigkeit regeln weitere Funktionen ein/aus Verstrker
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  • /TU Freiberg/Internet Multimedia/Konrad Froitzheim /Gertesteuerung/Kommandopakete Kommando-Pakete auf der Schiene Adresse der Lok (0 bis 80) Werte fr Geschwindigkeit (0 bis 15) Bsp: Lok 19, Licht an, Geschw. 12 Pakete werden im Computer zusammengestellt aus Bits (0 oder 1) Adresse 19 (11001000) Funktion ein (11) Geschwindigkeit 12 (00001111) Paket:110010001100001111 Alle Loks empfangen Pakete Adresse im Paket = eigene Adresse? Nein? Nichts ndern Ja? Dann Licht an und Motorspannung auf 12 regeln hnliche Ideen im Ethernet / LAN Pakete, Adressen, verteilte Verarbeitung
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  • /TU Freiberg/Internet Multimedia/Konrad Froitzheim /Gertesteuerung/Rckmeldung Anlage ungenau Loks verschieden schnell Weichen schalten nicht immer Zug am Ziel? Messfhler durch Lok ausgelst Signal 1: Lok da, 0: keine Lok Spezialschiene mit 2 Kontakten 2 Kontakte: Fahrtrichtung Steuercomputer fragt Kontakte ab 144 auf der Anlage Bsp: Kontakt 17 => Lok fhrt auf Gleis 8 welche Lok? Programm kennt fahrende Loks Programm schtzt Position
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  • /TU Freiberg/Internet Multimedia/Konrad Froitzheim /Gertesteuerung/Logik Fahrauftrge aus dem Internet Browser: Gleisplan und Standorte Auftrag: Zug B nach Station 2 Berechnung der Fahrtroute Fahrt steuern Fahrbefehl an Lok => Zug fhrt Kontakte berprfen Haltebefehl an Lok Mehrere Zge auf der Anlage gleichzeitig fahren Zusammensto an Weichen? Unflle verhindern steht auf dem Weg ein Zug? kreuzt der Zug einen anderen Zug? Fehler erkennen und beheben 1 2
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  • /TU Freiberg/Internet Multimedia/Konrad Froitzheim /Grundlagen/Video Aufnahme Kamera Beleuchtung kritisch Digitalisierung Sensor (CCD) mit hoher Auflsung (Punkte) [Pixel] 8 Bit jeweils fr Rot, Grn und Blau TV Bild ~ 10 Millionen Bits Auch Video ist digital viele Bilder werden ganz kurz gezeigt: 25 Bilder/s pro Sekunde 250 Millionen Bit = 250 Mbit/s DSL-Anschluss heute nur 16 Mbit/s Kompression berflssiges weglassen Details weglassen JPEG, MPEG, DivX, Pixel
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  • /TU Freiberg/Internet Multimedia/Konrad Froitzheim /Internet/Video WebCam Videokamera Digitalisierung Kompression Verpacken in Internet-Pakete Viele Zuschauer in der ganzen Welt langsame und schnelle Internetanschlsse pro Zuschauer ein Videostrom viel Rechenleistung fr Kompression CESC [Wolf, Froitzheim] Video-Bausteine vorkomprimieren individuell zusammenpacken jeder Zuschauer bekommt das Bestmgliche
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  • /TU Freiberg/Internet Multimedia/Konrad Froitzheim /Internetfernsteuerung/Anwendungen Haussteuerung Heizung, Backofen, Waschmaschine, Videorekorder aus Wohnzimmer, Bro, Urlaub Industrieanlagen Roboter Gemeinsamkeiten Motoren, Ventile, Heizelemente, Messwerte Rckmeldung: Video, Audio, Beispiel Internetmodellbahn ca. 2 Millionen Besucher in 10 Jahren Steuerprogramm, Webserver WebCam-Software Studentenprojekte Network Computing http://rr.informatik.tu-freiberg.de Server Videoserver Webserver Datenbank Kontroll- programm Kontroll- programm Interface Gert/ Anlage Gert/ Anlage Internet WWW